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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Blasfolie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Vorrichtung umfasst ein Werkzeug mit einer Ringdüse, aus der im Betrieb der Vorrichtung in einer Extrusionsrichtung ein Kunststoffschlauch austritt. Unmittelbar nach dem Austreten wird der Kunststoffschlauch über den gesamten Umfang mit Kühlluft beaufschlagt, die von einem dem Werkzeug nachgeordnetem Kühlring bereitgestellt wird. Entlang der äußeren Oberfläche des extrudierten Kunststoffschlauchs wird die Kühlluft durch ein Luftführungssystem geführt, das eine koaxial zu dem extrudierten Kunststoffschlauch angeordnete luftführende elastische Membran aufweist. Die schlauchförmige Membran umgibt den Kunststoffschlauch unter Ausbildung eines Ringspaltes. Um den Ringspalt an unterschiedliche Betriebsbedingungen anpassen zu können, weist die Vorrichtung eine auf die Membran einwirkende Verstelleinrichtung zur Einstellung des Spaltmaßes des Ringspaltes auf.
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Das Spaltmaß des Ringspaltes - auch als Spaltbreite bezeichnet - ist der Abstand zwischen der Membran und dem Kunststoffschlauch. Der Ringspalt erstreckt sich von einer ringförmigen Eintrittsöffnung, in die die aus dem Kühlring strömende Kühlluft eintritt, zu einer ringförmigen Austrittsöffnung, die der Eintrittsöffnung in Extrusionsrichtung nachgeordnet ist. Der Abstand zwischen Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung definiert die Länge des Ringspaltes.
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Da der Massedurchsatz und somit die Produktivität einer Blasfolienanlage stark von der Höhe des Wärmeentzugs aus dem extrudierten Kunststoffschlauch abhängt, werden bestehende Kühlsysteme stetig weiterentwickelt.
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Üblicherweise erfolgt die Abkühlung des Kunststoffschlauchs durch den Einsatz von mehreren Kühlringen, indem diese den Kunststoffschlauch von außen sowie von innen mit Kühlluft anströmen. Ein wesentlicher Nachteil einer solch konvektiven Kühlung ist der geringe Wärmeübergangskoeffizient der Kühlluft, welcher sich beispielsweise durch eine Erhöhung der Luftströmungsgeschwindigkeit verbessern lässt. Durch sich einstellende Blasen- bzw. Prozessinstabilitäten bei zu hohen Strömungsgeschwindigkeiten ist eine beliebige Steigerung des Kühlluft-Volumenstroms jedoch nicht möglich.
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Daher wurden neben Kühlringen, die die Luft frei am Kunststoffschlauch vorbeiströmen lassen, Kühlringe für Blasfolienanlagen entwickelt, die zusätzlich ein Luftführungssystem, einen sogenannten Kamin, aufweisen. Das Luftführungssystem ist dem Kühlring nachgeschaltet und erreicht im Betrieb der Blasfolienanlage durch eine geometrische Begrenzung eine gezielte Führung der Luftströmung in einem Ringspalt zwischen dem Kunststoffschlauch und dem Kamin.
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Ein Nachteil dieser Luftführungssysteme besteht jedoch darin, dass sich diese nicht an eine wechselnde Kontur des Kunststoffschlauchs nach dessen Extrusion, auch als Blasenform bezeichnet, anpassen lassen. Ein Luftführungssystem mit einem starren, lediglich in Bezug auf den Kühlring lagejustierbaren Venturielement wird in der
US 3167814 A beschrieben.
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Um die Nachteile eines starren Luftführungssystems zu vermeiden, offenbart die
US 3507006 A ein Luftführungssystem zum Abkühlen eines durch Strangpressen hergestellten Kunststoffschlauchs mit einem den Kunststoffschlauch umgebenden Kühlring sowie einer ringförmigen, gleichachsig mit dem Kühlring angeordneten, segmentierten Führungswand aus dünnem Metall zum Weiterleiten der aus dem Kühlring austretenden Kühlluft in axialer Richtung längs des Kunststoffschlauchs. Um das Luftführungssystem an die jeweiligen Betriebsbedingungen anzupassen, wird vorgeschlagen, dass die segmentierte, sich konisch in Extrusionsrichtung aufweitende Führungswand durch Einstelleinrichtungen verstellbar ist. An dem Kühlring der Vorrichtung ist ein Verstellring mit einer ringförmigen Innenkante höhenverstellbar gelagert. Wird die Position des Verstellrings in der Höhe verändert, wird dadurch die mit den Segmentstücken in Berührung stehende Innenkante senkrecht verlagert, so dass sich die Segmentstücke infolge ihrer Elastizität nach außen oder in Richtung auf den Kunststoffschlauch zu bewegen, abhängig davon ob der Verstellring nach oben oder unten bewegt wird. Eine exakte Einstellung des Ringspaltes, insbesondere eines gleichbleibenden Strömungsquerschnitts in Längsrichtung des extrudierten Kunststoffschlauchs ist mit diesem Luftführungssystem nicht möglich, weil eine Einstellung des Ringspaltes nur durch eine Veränderung der Position des Verstellrings mit konstantem Innendurchmesser in der Höhe möglich ist.
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In Extrusion 8/2018, Aus der Forschung- Blasfolienextrusion, mehr Effizienz durch Flexibilität, Seiten 36-40 wird eine Prototypenentwicklung für ein verstellbares Luftführungssystem beschrieben, das eine luftführende und verstellbare Membran aufweist. Um den Ringspalt zwischen dem Kunststoffschlauch und dem Luftführungssystem gering zu halten, wird eine Membran aus flexiblem Material vorgeschlagen, das zudem eine Mindeststeifigkeit aufweist, sodass es nicht durch den Druck der Kühlluftströmung verformt wird. Als luftführende Membran wird beispielsweise ein Silikonschlauch verwendet, dessen Geometrieänderung durch Druckschrauben erfolgt. Hierfür ist eine Schichtung von Ringen mit einer regelmäßigen kreisförmigen Anordnung von Gewinden vorgesehen. Durch die Gewinde werden Schrauben eingesetzt, auf denen aufsitzende Plättchen in Kontakt mit der luftführenden flexiblen Membran stehen. Durch Ein- oder Ausdrehen der Schrauben lässt sich eine Verstellung der luftführenden Membran realisieren. Eine Verlagerung der Ringe in Extrusionsrichtung ist für die Verstellung der Membran nicht erforderlich.
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Der Prototyp ermöglicht grundsätzlich eine Anpassung der Membran an den Kunststoffschlauch in der Schlauchbildungszone, um bei verschiedenen Prozesszuständen einen Ringspalt mit geringem Spaltmaß zwischen dem extrudierten Kunststoffschlauch und der Membran des Luftführungssystems zu realisieren. Problematisch ist jedoch der hohe Aufwand zur Einstellung des Spaltmaßes des Ringspalts. In jedem der übereinander geschichteten Ringe müssen die zahlreichen Schrauben ein- oder ausgedreht werden, um das Spaltmaß des Ringspaltes über dessen gesamte Länge gleichmäßig einzustellen.
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Darüber hinaus erlauben die Schrauben nur eine begrenzte Anpassung der Membran an unterschiedliche Blasenformen des extrudierten Kunststoffschlauchs in der Schlauchbildungszone.
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Die
DE 85 25 622 U1 offenbart eine Vorrichtung zum Kühlen eines aus einer ringförmigen Düse austretenden Folienschlauches, bei der die Düse von einer ringförmigen Luftaustrittsöffnung umgeben ist, an welche sich in Richtung des Verlaufs des Folienschlauchs eine zylindrische Kammer anschließt, die einerseits in Verbindung steht mit der Luftaustrittsöffnung, andererseits eine Irisblende trägt, zwischen deren innerem Rand und dem Folienschlauch die in die Kammer strömende Luft abströmt. An die Kammer schließen sich drei weitere Kammern an, wobei jede Kammer eine weitere Irisblende trägt und jede Irisblende einen unabhängigen Verstellmechanismus aufweist. Durch Steuern der Menge der aus der Luftaustrittsöffnung austretenden Luft und durch Einstellen der Blendenöffnungen der Irisblenden ist es möglich, dass der Durchmesser des die Vorrichtung durchlaufenden Folienschlauches weitgehend konstant gehalten werden kann.
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Ausgehend von einer Vorrichtung zur Herstellung von Blasfolie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Verstelleinrichtung für die Membran des Luftführungssystems zu verbessern, insbesondere den Aufwand für die Einstellung des Ringspaltes zu reduzieren und zugleich einen größeren Verstellbereich zu ermöglichen. Insbesondere soll das Luftführungssystem mit verbesserter Verstelleinrichtung an Kühlringe von Bestandsanlagen adaptierbar sein.
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Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf dem Gedanken, die in Extrusionsrichtung übereinander angeordneten Ringe durch mehrere in Extrusionsrichtung übereinander angeordnete Irisblenden, auch als Lamellenverschluss bezeichnet, zu ersetzen.
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Die ansonsten in der angewandten Optik und der Lüftungs- und Klimatechnik als Verschluss eingesetzte Irisblende wird in dem Luftführungssystem als Stellorgan verwendet. Die zahlreichen Lamellen jeder Irisblende begrenzen eine nahezu kreisförmige Öffnung mit veränderlicherer Öffnungsweite, wobei die Lamellen an der Außenhaut der elastischen Membran zur Anlage bringbar sind. Über eine Verstellmechanik werden sämtliche Lamellen der Irisblende synchron bewegt, so dass die Öffnungsweite und damit die nahezu kreisförmige Öffnung mit nur einem Einstellvorgang vergrößert oder verkleinert werden kann.
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Bei der gleichachsigen Anordnung sämtlicher Irisblenden zu der Membran kann das Spaltmaß des Ringspaltes über dessen gesamte Länge durch Verändern der Öffnungsgweite der Irisblenden problemlos eingestellt werden.
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Im Einzelnen wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Um die flexible luftführende Membran, insbesondere bei der Verstellung des Spaltmaßes des Ringspaltes, nicht zu beschädigen, ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die an der Außenseite der Membran zur Anlage bringbaren Lamellen eine Stärke von mindestens 0,5 mm aufweisen.
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Vorzugsweise sind die Öffnungsweiten sämtlicher Irisblenden unabhängig voneinander einstellbar, um die luftführende Membran konturnah an die Blasenform des extrudierten Kunststoffschlauchs anzupassen.
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Durch die konturnahe Anpassung der Membran an die Blasenform mittels der Irisblenden kann der Strömungsquerschnitt des Ringspaltes gegenüber dem Strömungsquerschnitt des ringförmigen Kühlluftauslass des Kühlrings reduziert werden. Aufgrund des Venturi-Effektes nimmt die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft in dem Ringspalt zu, während der statische Druck der Kühlluft abnimmt. Die zunehmende Strömungsgeschwindigkeit trägt zu einer effektiveren Kühlung in der Schlauchbildungszone und die mit der Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit einhergehende Abnahme des statischen Drucks zu einer rascheren Aufweitung des extrudierten Kunststoffschlauchs bei. Die raschere Aufweitung, d.h. der verkürzte Weg zur Erreichung des Enddurchmessers des Kunststoffschlauchs vergrößert zudem die Wärmeaustauschfläche und damit nochmals die Kühlung des extrudierten Kunststoffschlauchs.
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In der Anlaufphase der Blasfolienanlage wird mit Hilfe der Irisblenden das Spaltmaß des Ringspaltes ausgehend von der dem Kühlring am nächsten liegenden Irisblende in Extrusionsrichtung aufeinanderfolgend eingestellt. Der aufgrund des Venturi-Effektes an jeder Irisblende nach deren Einstellung reduzierte statische Druck bewirkt, dass sich der extrudierte Kunststoffschlauch aufgrund des konstanten Blasdrucks im Inneren des Kunststoffschlauchs in Richtung des Öffnungsquerschnitts der jeweils eingestellten Irisblende aufweitet.
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Der Aufwand für die Einstellung des Luftführungssystems kann weiter dadurch reduziert werden, dass die Öffnungsweite jeder Irisblende motorisch einstellbar ist. Die Irisblenden können einzeln oder gruppenweise motorisch verstellt werden.
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Zur Erleichterung der Einstellung der Öffnungsweite ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass eine Anzeigevorrichtung die eingestellte Öffnungsweite jeder Irisblende anzeigt. Im einfachsten Fall handelt es sich um eine mechanische Anzeige an jeder Irisblende. Die Öffnungsweite der einzelnen Irisblenden kann jedoch auch sensorisch erfasst und auf einer zentralen Anzeigeeinheit elektronisch angezeigt werden.
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Insbesondere bei händischer Verstellung der Öffnungsweite der einzelnen Irisblenden ist es vorteilhaft, wenn sich zwischen jeweils zwei parallel zueinander angeordneten Irisblenden ein Zwischenraum befindet, der den Blick auf die einzustellende Membran freigibt. Nochmals erleichtert wird die Einstellung, wenn die Membran aus einem transparenten Material besteht, sodass im Betrieb der extrudierte Kunststoffschlauch durch den Zwischenraum und die Membran hindurch sichtbar ist.
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Grundsätzlich können sämtliche Irisblenden des Luftführungssystems einen übereinstimmenden Durchmesser sowie eine übereinstimmende maximale Öffnungsweite aufweisen. Konstruktiv ist es jedoch bei Prozessen mit einer sich aufweitenden Blasenform des extrudierten Kunststoffschlauchs vorteilhaft, dass der Durchmesser und die maximale Öffnungsweite der Irisblenden mit der Entfernung vom Kühlring zunimmt.
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Abhängig von der Prozessführung kann es zu Instabilitäten der Kühlluftströmung kommen, sodass sich ein ständiger Wechsel zwischen Unter- und Überdruckbereichen im Ringspalt einstellt. Dieser Wechsel führt zu einem Flattern des Kunststoffschlauches. Im widrigsten Fall kann ein zu großes Flattern zu einem Abriss des extrudierten Kunststoffschlauches führen. Eine Vermeidung des ständigen Wechsels zwischen Unter- und Überdruck im Fall eines instabilen Prozesses kann durch eine Druckentspannung innerhalb des Strömungsspaltes erreicht werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist daher zwischen dem Kühlring und einer unteren Befestigung der Membran ein verschließbarer Einlass vorgesehen. Durch die Möglichkeit der Öffnung des verschließbaren Einlasses kann dem Ringspalt zudem eine definierte Menge Umgebungsluft oder eines anderen Fluids zugeführt werden.
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Der Coanda - Effekt kann bewirken, dass in dem Luftführungssystem ein Teil der Kühlluftströmung an der luftführenden Membran haftet und nicht in direktem Kontakt mit der Oberfläche des extrudierten Kunststoffschlauches steht, sodass die Kühlleistung reduziert wird. Um einer Reduktion der Kühlleistung entgegenzuwirken, ist in einer Ausgestaltung der Erfindung eine Vorrichtung zur Verengung des Austrittsquerschnitts der Kühlluft aus dem Ringspalt vorgesehen. Bei der Vorrichtung zur Verengung des Austrittsquerschnitts handelt es sich insbesondere um eine oder mehrere Irisblenden.
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Die Verengung des Austrittsquerschnitts der Kühlluft in Strömungsrichtung hinter dem Ringspalt bildet einen Widerstand für die im Ringspalt befindliche Kühlluft. An der Verengung wird der Teil der Kühlluft, welche an der luftführenden Membran haftet, verwirbelt und in Richtung des extrudierten Kunststoffschlauchs geführt, was eine weitere Wärmeabfuhr in Strömungsrichtung hinter dem Ringspalt ermöglicht. Zudem wird durch die mindestens eine weitere Irisblende eine zusätzliche Kalibrierung des extrudierten Kunststoffschlauches erreicht.
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Das Luftführungssystem mit Irisblenden kann direkt auf einen Kühlring einer vorhandenen Folienblasanlage montiert werden und ermöglicht im Vergleich zum Stand der Technik eine einfache und sehr genaue Anpassung der Geometrie des Ringspaltes an die Blasenform des extrudierten Kunststoffschlauchs in der Schlauchbildungszone.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die nachfolgenden Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht auf ein Luftführungssystem einer Vorrichtung zur Herstellung von Blasfolie. Die Darstellung zeigt die Einstellung der Irisblenden bei einem großen Aufblasverhältnis des extrudierten Kunststoffschlauchs,
- 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A nach 1,
- 3 eine Draufsicht auf das Luftführungssystem nach 1. Die Darstellung zeigt die Einstellung der Irisblenden bei einem kleinen Aufblasverhältnis des extrudierten Kunststoffschlauchs,
- 4 einen Schnitt entlang der Linie B-B nach 3,
- 5 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch ein Luftführungssystem mit Irisblenden, welches auf einem Kühlring einer Vorrichtung zur Herstellung von Blasfolie montiert ist. Die Darstellung zeigt eine den Strömungsaustritt begrenzende oberste Irisblende mit eingestellter kleiner Öffnungsweite (rechts) und eingestellter maximaler Öffnungsweite (links),
- 6 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch den unteren Bereich eines Luftführungssystems, welches auf einem Kühlring einer Vorrichtung zur Herstellung von Blasfolie montiert ist. Die Darstellung zeigt einen verschließbaren Einlass vor dem Übergang des Kühlluftstroms in den Ringspalt in geschlossener (rechts) und geöffneter (rechts) Position.
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1 und 2 zeigen einen Teil einer Blasfolienanlage. Die Kunststoffschmelze wird in einem ersten Schritt von einem nicht vollständig dargestellten Extruder (1) aufgeschmolzen. In einem zweiten Schritt wird die thermisch sowie stofflich homogenisierte Schmelze in ein Werkzeug (2) übergeben. In diesem wird die vom Extruder (1) bereitgestellte Schmelze von einer Rohrströmung in eine Ringspaltströmung überführt. Die Schmelze verlässt das Werkzeug (2) in Form eines extrudierten Kunststoffschlauches (4). In Extrusionsrichtung (14), schließt sich an das Werkzeug (2) ein Kühlring (3) an. Der plastische Kunststoffschlauch (4) wird durch diesen Kühlring (3) hindurchgeführt, welcher den Kunststoffschlauch (4) mit Kühlluft anbläst, um diesem Wärme zu entziehen.
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Der extrudierte Kunststoffschlauch (4) gelangt nun in das auf dem Kühlring (3) montierte Luftführungssystem (5), welches mit dem extrudierten Kunststoffschlauch (4) und einer luftführenden und elastischen Membran (6) einen Ringspalt (8) bildet, um die vom Kühlring (3) bereitgestellte Kühlluft konturnah an den extrudierten Kunststoffschlauch (4) heranzuführen.
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Um die Membran (6) zu befestigen, ist an einem Gestell (9) des Luftführungssystems (5) eine obere Einspannung (11) und untere Einspannung (12) der Membran (6) vorgesehen. Die obere Einspannung (11) und die untere Einspannung (12) weisen jeweils zwei Klemmringe auf, zwischen denen der obere bzw. untere Rand der schlauchförmigen Membran (6) eingeklemmt wird.
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Die luftführende Membran (6) ist geeignet, ihre Form an die prozessbedingt wechselnde Blasenform des sich aufweitenden extrudierten Kunststoffschlauchs (4) anzupassen, sofern ihr Durchmesser und damit das Spaltmaß des Ringspaltes (8) entsprechend eingestellt wird. Die Einstellung der luftführenden dehnbaren Membran (6) erfolgt mittels mindestens zwei in Extrusionsrichtung (14) hintereinander angeordneter Irisblenden (7). Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt sechs Irisblenden (7) übereinander und parallel zueinander angeordnet.
Jede einzelne Irisblende (7) weist eine Öffnung mit einstellbarer Öffnungsweite und feststehendem Mittelpunkt der Öffnung auf. Die Mittelpunkte sämtlicher parallel zueinander angeordneter Irisblenden (7) fluchten miteinander. Die miteinander fluchtenden Mittelpunkte der Öffnungen sämtlicher Irisblenden (7) liegen auf der die Extrusionsrichtung (14) kennzeichnenden Linie. Mit anderen Worten, die im Wesentlichen kreisförmigen Öffnungen sämtlicher Irisblenden sind konzentrisch zu der schlauchförmigen Membran (6) und dem Kunststoffschlauch (4) angeordnet.
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Die Öffnungsweite jeder Irisblende (7) lässt sich individuell einstellen. Durch Einstellen der Irisblenden (7) lässt sich die Kontur der luftführenden Membran (6) der Blasenform des extrudierten Kunststoffschlauches (4) so anpassen, dass der Ringspaltspalt (8) mit einem geringen Spaltmaß eingestellt werden kann.
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Durch die konturnahe Anpassung der Membran (6) an die Blasenform kann der Strömungsquerschnitt des Ringspaltes (8) gegenüber dem Strömungsquerschnitt des ringförmigen Kühlluftauslasses des Kühlrings (3) reduziert werden, wie dies insbesondere deutlich in 5 erkennbar ist. Der durch die beiden großen Pfeile gekennzeichnete ringförmige Kühlluftauslass des Kühlrings (3) weist einen größeren Strömungsquerschnitt als der Ringspalt (8) auf. Aufgrund des Venturi-Effektes nimmt die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft in dem Ringspalt (8) zu, während der statische Druck der Kühlluft abnimmt. Die zunehmende Strömungsgeschwindigkeit trägt zu einer effektiveren Kühlung in der Schlauchbildungszone und die mit der Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit einhergehende Abnahme des statischen Drucks zu einer rascheren Aufweitung des extrudierten Kunststoffschlauchs (4) bei.
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Die luftführende Membran (6) besteht aus einem elastischen Material, sodass eine ausreichende Verstellbarkeit, in Abhängigkeit des Durchmessers des extrudierten Kunststoffschlauches (4), gewährleistet ist. Als Materialien kommen beispielsweise thermoplastische Elastomere (TPE), thermoplastische Polyurethane (TPU), vernetzte Elastomere oder z.B. (Gieß)-Silikone in Frage. Für eine möglichst gute Sichtbarkeit des Ringspalts (8) zwischen dem extrudierten Kunststoffschlauch (4) und der luftführenden Membran (6), kann es zudem vorteilhaft sein, ein transparentes Material der genannten Materialien zu verwenden. Die Membran (6) ist schlauchförmig und erweitert sich vorzugsweise konisch zwischen der unteren und der oberen Einspannung (12,11).
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1, 2 zeigen wie sich der Durchmesser des extrudierten Kunststoffschlauchs (4) in Extrusionsrichtung (14) bei einem großen Aufblasverhältnis verändert. Das Aufblasverhältnis entspricht dabei dem Quotienten aus dem Enddurchmesser des extrudierten Kunststoffschlauches (4) und dem Durchmesser des Kunststoffschlauches bei Austritt aus dem Werkzeug (2). Um die Kontur des Kunststoffschlauches (4) durch die luftführende Membran (6) möglichst genau abbilden zu können, sind die Öffnungen der Irisblenden (7) unterschiedlich eingestellt. Da sich die Geometrie des Kunststoffschlauchs (4) bei Austritt aus dem Werkzeug (3) in Extrusionsrichtung (14) vergrößert, ist die Öffnung der dem Kühlring (3) am nächsten stehenden Irisblende (7) am weitesten geschlossen. Die Öffnungen der Irisblenden (7) vergrößern sich entsprechend in Extrusionsrichtung (14). Die Öffnung der obersten Irisblende (7) ist demnach am weitesten geöffnet.
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Wenn auf der Blasfolienanlage ein Kunststoffschlauch (4) mit einem kleineren Aufblasverhältnis, als in 1, 2 dargestellt, extrudiert werden soll, ist es notwendig die luftführende Membran (6) an den kleineren Durchmesser des extrudierten Kunststoffschlauches (4) anzupassen, um einen möglichst kleinen Ringspalt (8) zwischen extrudiertem Kunststoffschlauch (4) und luftführender Membran (6) einzustellen. Dafür muss die Membran (6) durch eine homogene radiale Krafteinwirkung weiter verengt werden. Dafür werden die Öffnungen der Irisblenden (7) entsprechend individuell, der Blasenform des extrudierten Kunststoffschlauches (4) folgend, zugefahren. Dieser Prozesszustand ist in 3, 4 dargestellt.
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In dem seltenen Fall, dass der extrudierte Kunststoffschlauch (4) ein Aufblasverhältnis von 1 aufweist, und somit nicht aufgeweitet wird, besitzt der Kunststoffschlauch (4) einen gleichbleibenden Außendurchmesser, sodass es nicht erforderlich ist, die Irisblenden individuell zu verstellen. Die Öffnungsweite aller Irisblenden würde in diesem Fall gleich eingestellt.
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Als Irisblenden (7) können beispielsweise handelsübliche Irisblenden zum Einsatz kommen, welche in der Lüftungs- und Klimabranche eingesetzt werden. Die Lamellen der Blenden weisen vorzugsweise eine Dicke von mindestens 0,5 mm auf, um Beschädigungen der Membran (6) bei der Verstellung zu vermeiden. Sofern eine partielle Transparenz des Luftführungssystem gewünscht ist, ist die Bauhöhe der einzelnen Irisblenden möglichst gering zu halten. Durch einen hinreichenden, vorzugsweise einstellbaren Abstand zwischen den Irisblenden (7) in Kombination mit einer transparenten luftführenden Membran (6) ergeben sich Sichtbereiche, welche eine Sicht auf den Ringspalt (8) ermöglichen. Die Sichtbereiche vereinfachen eine optimale Einstellung des Ringspaltes (8). Als Material für die Irisblenden kommen Werkstoffe, wie z. B. Stahl oder Aluminium in Betracht.
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5 zeigt eine weitere Irisblende (10), welche sich oberhalb der oberen Einspannung (11) der Membran (6) befindet. Die Lamellen (16) der Irisblende (10) überragen die Austrittsöffnung des Ringspaltes (8) und sind so in der Lage die durch Pfeile gekennzeichnete Kühlluft, welche durch den Coanda-Effekt zum Teil an der luftführenden Membran (6) haftet und so nicht zu einem effektiven Wärmetransport aus dem extrudierten Kunststoffschlauch (4) beiträgt, durch einen einstellbaren Spalt (17) zwischen den Lamellen (16) und dem extrudierten Kunststoffschlauch (4) zu zwingen, um den Wärmeentzug zu erhöhen.
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Auf der linken Seite in 5 ist die Irisblende (10) voll geöffent. Ein Teil der durch die Pfeile gekennzeichneten Kühlluft haftet an der luftführenden Membran (6) und steht daher, besonders im Bereich der oberen Einspannung (11) der luftführenden Membran (6), nicht mehr in unmittelbaren Kontakt mit dem extrudierten Kunststoffschlauch (4).
Durch ein Schließen der Irisblende (10), rechte Seite in 6, kommt es zu einer geometrischen Begrenzung für die an der luftführenden dehnbaren Membran (4) haftenden Kühlluft, sodass diese verwirbelt und zurück in Richtung des extrudierten Kunststoffschlauches (4) geführt wird, wodurch sich der Wärmeabtransport verbessert. Als Irisblende (10) kann die gleiche Irisblende (7) zum Einsatz kommen, wie sie zur Verstellung der luftführenden Membran (6) genutzt wird.
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Während der Extrusion kann es je nach Prozessführung, zu Instabilitäten in Form eines Flatterns des extrudierten Kunststoffschlauchs (4) kommen, der durch einen ständigen Wechsel zwischen einem Unter- und Überdruckbereich im Ringspalt (8) hervorgerufen wird. Dieser instabile Prozesszustand kann durch eine definierte Druckentspannung innerhalb des Ringspaltes (8) vermieden werden. 6 veranschaulicht, wie durch Öffnen eines verschließbaren Einlasses (13) für Kühlluft zwischen dem Kühlring (3) und der unteren Einspannung (12) ein Druckausgleich zwischen der Kühlluft im Ringspalt (8) und der Umgebung stattfinden kann. Durch das Öffnen des Einlasses (13) kann dem Ringspalt (8) zudem eine definierte Menge Umgebungsluft zugeführt werden, um die Kühlleistung und/oder das Strömungsverhalten der Kühlluft in dem Luftführungssystem zu beeinflussen. 6 zeigt schematisch auf der linken Seite die Extrusion des Kunststoffschlauches (4) bei geöffnetem Einlass (13) und auf der rechten Seite bei geschlossenem Einlass (13).
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Das Öffnen und Schließen des schlitzförmigen Einlasses (13) kann mit Hilfe eines Gewindes erfolgen, welches eine Drehung in eine translatorische Bewegung transformiert. Ein Kühlringeinsatz (18) kann dafür beispielsweise mit einem Innengewinde (19) und ein Klemmring (20) der unteren Einspannung (12) mit einem Außengewinde (19) versehen sein.
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Durch Verdrehen des Klemmrings (20) wird der Einlass (13) geöffnet oder geschlossen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Extruder
- 2
- Werkzeug
- 3
- Kühlring
- 4
- Kunststoffschlauch
- 5
- Luftführungssystem
- 6
- Membran
- 7
- Irisblende
- 8
- Ringspalt
- 9
- Gestell
- 10
- Weitere Irisblende
- 11
- Obere Einspannung
- 12
- Untere Einspannung
- 13
- Verschließbarer Einlass
- 14
- Extrusionsrichtung
- 16
- Lamellen
- 17
- Einstellbarer Spalt
- 18
- Kühlringeinsatz
- 19
- Innengewinde
- 20
- Klemmring
